51单片机的串行口扩展方法

    1 引言

    在研究采场瓦斯积聚模拟试验台的过程中，笔者设计了主从式多机采控系统结构。主从式多机控制系统是实时控制系统中较为普遍的结构形式，它具有可靠性高，结构灵活等优点。当选用单串口51单片机构成这种主从式多机系统时，51单片机一方面可能要和主机computer通信，一方面又要和下位机通信，这时就需要扩展串行通道。本文具体介绍了两种串行通道的扩展方法。

    2 串行口的扩展方法

    常用的标准51单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行通信接口，具有uart的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。当以此类型单片机构成分布式多级应用系统时，器件本身的串口资源就不够用了。笔者在实际开发中，查阅了有关资料，总结出如下两种常用而有效的串行通道扩展方法。

    2.1 基于sp2538的扩展方法

    sp2538是专用低功耗串行口扩展芯片，该芯片主要是为解决当前基于uart串口通信的外围智能模块及器件较多，而单片机或dsp原有的uart串口又过少的问题而推出的。利用该器件可将现有单片机或dsp的单串口扩展至5个全双工串口。使用方法简单、高效。

    在应用sp2538扩展串行通道时，母串口波特率k1=2880*fosc_in，单位是mhz，且fosc_in小于20.0mhz, 在sp2538输入时钟fosc_in =20.0mhz时母串口可自适应上位机的56000bps和57600bps两种标准波特率输入。子串口波特率k2=480*fosc_in。

    母串口和所有子串口都是ttl电平接口，可直接匹配其他单片机或ttl数字电路，如需连接pc机则必须增加电平转换芯片如max202 、max232 等。sp2538具有内置的上电复位电路和可关闭的看门狗监控电路。上位机写命令字0x10可实现喂狗，写命令字0x15关闭看门狗，初次上电后看门狗处于激活状态或写命令字0x20激活看门狗监控功能。上位机可通过芯片复位指令0x35在任何时候让芯片进行指令复位，也可通过芯片睡眠指令0x55在任何时候让芯片进入微功耗睡眠模式以降低系统功耗。初次上电后芯片不会自行进入睡眠模式，但只能由上位机通过母串口任意发送一个字节数据将其唤醒，其他子串口不具备这一功能。

    图(1)是at89c52单片机与sp2538的电路连接，图中，at89c52的全双工串口与sp2538的母串口5相连，该串口同时也作为命令/数据口。sp2538的adri0、adri1、adri2分别与at89c52的p2.3、p2.4、p2.5口相连，可用于选择发送数据是选择相应的串口0~4；adro0、adro1、adro2与p2.0、p2.1、p2.2相连，用于判断接收的数据来自哪一个串口。 sp2538的时钟频率选为20.0mhz-p.htm" target="_blank" title="20.0mhz货源和pdf资料">20.0mhz，此时母串口5的波特率为57600bps，串口0~4的波特率为9600bps。

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